世界首枚可变色“心脏芯片”研制成功，未来将应用于生物学研究

我国研制出首枚可变色“心脏芯片”

据东南大学传出消息：该校生物电子学国家重点实验室赵远锦教授课题组，受到变色龙的启示，用心肌细胞和水凝胶开发出一种新型材料，研制出一种可变色的“心脏芯片”，通过芯片的不同颜色来测试心脏对于不同药物的反应，该“心脏芯片”的成功研制为医学研究、药物临床试验、药物筛选提供了一个崭新的平台，可大大降低药物研发成本。该研究成果于2018年3月29日以“Bioinspired  living  structural  color  hydrogels”为题发表在国际顶级期刊《Science  Robotics》（科学-机器人）杂志上，这也是中国学者独立研究发表在美国科技杂志上面的第一篇科学报道，自2000年器官芯片兴起，其核心技术就一直被美国所控制，在器官芯片领域这块已经处于全球领先水平，人体“器官芯片”是指一种在载玻片大小芯片上构建的器官生理微系统，包含有活体细胞、组织界面、生物流体和机械力等器官微环境关键要素，可在体外模拟人体不同的组织器官的主要功能和复杂的器官间的联系，用来测试组织器官在不同药物的刺激下表现出的不同反应，在生物学临床试验、新药研究、疾病监控等领域发挥重要作用，具有广泛的应用前景。

赵远锦教授课题研究组将心肌细胞和特殊光学结构的水凝胶组合在一起，水凝胶比较柔软，细胞在其表面固定生长后，细胞的收缩与舒张可引起水凝胶材料的同步收缩与舒张，并伴随着有序纳米结构晶格的周期变化，反射光之间的干涉效果也会随之改变，因此心肌器官的搏动情况可以根据“心脏芯片”不同颜色的改变表现出来。

研究人员表示：除心肌细胞外，平滑肌等具有收缩功能的细胞都可以来实现这种功能，赵远锦教授表示，这种“心脏芯片”如果大量生产，其研发价格在200元左右，这将大大降低药物的研发成本，在“心脏芯片”成功研制的基础上，该课题研究组还将继续进行研发“肺芯片”“肾芯片”等人体器官芯片领域的研究，形成完整的人体器官芯片结构。

人体器官的应用领域

人体器官芯片技术研究的创新思想建立在充分了解人体的复杂组织器官结构和生理功能特点的基础上，它为药物研发、疾病研究、化学品、毒素以及化妆品测试等领域提供了一种近生理的体外模型，在多个领域具有广泛应用价值：采用器官芯片进行药代、药效、毒理研究，对获得更为可靠的测试数据、减少动物实验数量具有重要意义。在疾病研究领域，器官芯片对于重现人类疾病特征、研究多因素参与的疾病病理机制提供了新的机遇，器官芯片应用于环境污染物、化学品、纳米颗粒、生物毒素、物理辐射等毒理学测试领域，具有巨大的应用空间。可以更好地模拟人体对化合物、细菌、毒素真实反应，显著减少毒性评估的成本和时间，是毒性测试动物替代技术研究的前沿领域和研究热点。

关于人体器官的研究才刚刚起步，相信在不久的将来技术会更加的成熟，在人类疾病的治疗方面，人体器官会发挥出更大的应用空间和前景，在医学研究领域将占有更重要的地位。人体器官未来的研究前景我们一起拭目以待！